一种安全自动驾驶系统的制作方法

本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种安全自动驾驶系统。

背景技术：

随着科技的发展，自动驾驶汽车正在成为目前汽车的重要发展方向。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆进行进行运动。自动驾驶车辆不仅能够帮助提高人们的出行便利性和出行体验，还能极大的提升人们出行的效率以及在长途旅行中的乘驾舒适性。

但是，目前由于自动驾驶技术并不成熟，在复杂路况以及风险高区域均需要由自动驾驶状态切换为人工驾驶的状态，但是在进行驾驶状态切换时缺少对驾驶人员的状态判定与纠正，通常在进入自动驾驶状态后驾驶员会处于一个较为放松的状态，在实际的行车过程中甚至会出现在自动驾驶状态切换为人工驾驶时驾驶员正在操作手机处理其他事项的情况，由此在此状态下切换为人工驾驶状态会存在因驾驶人员无法立即对车辆进行较好的掌控而导致行驶危险发生的情况。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种安全自动驾驶系统，该系统可以在自动驾驶状态切换为人工状态时，判断并纠正驾驶员的乘驾状态，以保证驾驶员在接管车辆时能保持较为优良的操作状态，提高车辆行驶的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种安全自动驾驶系统，包括启动模块、状态采集模块、信息处理模块及动作执行模块，所述启动模块与自动驾驶系统通信连接，所述启动模块用于接收自动驾驶系统发出的操控模式切换信息，所述启动模块在接收到操控模式切换信息后启动状态采集模块，所述状态采集模块获取驾驶员的当前的乘驾状态信息，并将所述乘驾状态信息发送至信息处理模块，所述信息处理模块将获取的乘驾状态信息与预设异常行为信息进行对比并输出判定指令，所述动作执行模块接收判定指令并根据判定指令控制执行单元执行行为纠正策略；

所述状态采集模块包括图像采集单元，所述图像采集单元获取驾驶员的乘驾图像信息；

所述信息处理模块包括模型配置库、模型训练信息库、判定策略及结果发送模块，所述模型配置库预先存储有手部操作手机的三维数字模型，所述模型训练信息库预先存储有第一标准量，所述第一标准量为驾驶员位于驾驶位使用手机时的图像信息，所述判定策略包括特征辨识子策略及判断子策略，所述特征辨识子策略用于对比乘驾图像信息与模型配置库中预先存储的三维模型信息中的相同特征的信息记录为第一对比量，将所述第一对比量输入至预设的相识度判定算法中得出第一相似量，当第一相似量大于预设的第一判定阈值时，所述判断子策略调用第一对比量并将其与第一标准量对比并记录对比结果为第二相似量，所述第二相似量大于预设的第二标准量时输出第一行为结果为a，所述结果发送模块将第一行为结果发送至动作执行模块；

所述动作执行模块包括接收单元及控制单元，当所述接收单元收到第一行为结果为a时，控制单元控制执行单元执行纠正策略，所述纠正策略用于纠正驾驶员的状态。此方案通过在自动驾驶切换为人工状态时，提前判断驾驶员是否处于正在操作手机的状态，若处于此状态则提醒纠正驾驶员的乘驾状态，以保证驾驶员在接管车辆时具有一个较为良好的驾驶状态，从而提高车辆的驾驶安全性。

在本发明中，进一步的，所述状态采集模块包括体征采集单元，所述体征采集单元采集驾驶员的血压及心率信息并记录为第二对比量；

所述模型配置库中预先存储有第一体征数据，所述第一体征数据为驾驶员处于睡眠状态的时的心率与血压的数值范围；

所述判断子策略对比第二对比量与第一体征数据进行对比并记录结果为第二行为结果，如果所述第二对比量落入第一体征数据时输出第二行为结果为b；

所述当所述接收单元收到第一行为结果a或第二行为结果b时，控制单元控制执行单元执行纠正策略，所述纠正策略用于提醒和纠正驾驶员的状态。此方案中还可以监控驾驶员是否处于睡觉状态，监控范围更加广泛。

在本发明中，进一步的，所述状态采集模块包括手机操作采集单元，所述手机操作采集单元用于采集手机状态信息，所述手机状态信息包括手机是否有操作指令输入，当手机状态信息为有操作指令输入时输出第三行为结果为c，当动作执行模块接收到所述第一行为结果为a和/或第三行为结果为c时，所述控制单元控制执行单元执行纠正策略。此方案可以通过增加采集手机端是否有操作指令输入来检测驾驶员是否处于操作手机的状态，通过增加检测方式可以获得更加精准的判断结果，提高识别的精准度。

在本发明中，进一步的，所述信息处理模块中配置有更新策略，所述更新策略包括更新判定子策略及信息补充子策略，所述更新判定子策略判定是否触发更新，所述信息补充子策略用于将新的信息存储至模型配置库和模型训练信息库内，所述更新判定子策略中设置有第一更新间隔及第一判定策略，所述第一判定策略为统计第一识别次数中第一行为结果为a的次数所占的比率并记录为第一更新对比量，当所述第一更新对比量或第一更新间隔达到阈值时，启动所述信息补充子策略请求再次录入当前的手机三维模型信息、驾驶员手部三维模型信息及第一标准量。此方案用于定期对预存的信息进行及时的更新以保证在进行判断对比时的结果更加精准。

在本发明中，进一步的，所述纠正策略包括第一纠正策略，所述第一纠正策略用于提醒驾驶员注意当前状态，所述第一纠正策略为启动播放器播放提示音及打开音乐播放器播放音乐。此方案可以通过提示音的方式对驾驶员进行提醒，并通过打开音乐播放器来播放音乐来调节驾驶员的状态。

在本发明中，进一步的，所述纠正策略包括第二纠正策略，所述第二纠正策略包括路况判定子策略及点刹制动子策略，所述路况判定子策略用于探测第一安全距离，所述第一安全距离为本车行进方向上本车与本车后方的最近车辆之间的距离，当第一安全距离符合预设第一安全条件时，启动所述点刹制动子策略，所述点刹制动子策略用于通过多次制动来减慢车速。此方案通过点刹的方式可改变车辆的速度，同时也可以会由车辆速度的变化会带动乘驾人员的乘坐姿态的变化以纠正驾驶员状态。

在本发明中，进一步的，所述纠正策略包括第三纠正策略、出风口调节组件及清醒单元，所述第三纠正策略用于调节空调出风方向至清醒单元的入风口处，所述清醒单元可拆卸固定于空调出风口外侧，当所述清醒单元的入风口有风量进入时，所述清醒单元输出清醒喷雾。此方案通过改变空调的出风的方向来输出清醒喷雾由此来是驾驶人员处于清醒状态。

在本发明中，进一步的，所述出风口角度调节组件包括导风架及遮挡单元，所述导风架内固定有选择风道及导风扇叶，所述遮挡单元包括挡板及驱动单元，所述驱动单元带动挡板移动以实现选择风道的开启或关闭。通过控制挡板对选择风道的遮挡与开启来实现对清醒喷雾输出与关闭。

在本发明中，进一步的，所述相识度判定算法为：

其中，y为第一相似量；n为采集到的手机唤醒时的屏幕的特征数量；u为采集到的手机外形特征数量；g为采集到的手部的特征数量；k1、k2、k3为权重系数。此方案提供一组第一相似量的判定算法，其中k1、k2、k3为常数，此常数表征个特征量在整个算法中所占有的权重，k1＝3；k2＝1；k3＝2，e为单一视角时手部操作手机的三维数字模型中的特征总数量的平均值。

在本发明中，进一步的，其特征在于，所述手机三维模型信息包括单独手机的三维模型以及套设有手机保护套时的三维模型。通过增加对手机保护套的三维模型信息会使判定使输出的结果更加精准。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的通过设置在自动驾驶切换为人工状态时，通过状态采集模块及信息处理模块来判断驾驶员是否处于操作手机或睡觉的非正常驾驶状态，并通过动作执行模块来调用启动相应的纠正策略来提醒纠正驾驶员的乘驾状态，以保证驾驶员在接管车辆时具有一个较为良好的驾驶状态，以提高车辆的驾驶安全性。

附图说明

图1为本发明的系统原理示意图。

图2为状态采集模块与信息处理模块之间的控制策略示意图。

图3为信息处理模块中识别驾驶员操作手机的逻辑示意图。

图4为判断驾驶员是否处于睡眠状态的流程图。

图5为通过手机操作采集单元来判定驾驶员操作手机的逻辑示意图。

图6为出风口角度调节组件的示意图。

附图中：1、启动模块；2、状态采集模块；21、体征采集单元；22、图像采集单元；23、手机操作采集单元；3、信息处理模块；31、模型训练信息库；32、模型配置库；33、判定策略；331、特征辨识子策略；332、判断子策略；34、结果发送模块；4、动作执行模块；51、选择风道；52、导风扇叶；53、挡板；54、驱动单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图3，本发明一较佳实施方式提供一种安全自动驾驶系统，包括启动模块1、状态采集模块2、信息处理模块3及动作执行模块4，启动模块1与自动驾驶系统通信连接，启动模块1用于接收自动驾驶系统发出的操控模式切换信息，启动模块1在接收到操控模式切换信息后启动状态采集模块2，状态采集模块2获取驾驶员的当前的乘驾状态信息，并将乘驾状态信息发送至信息处理模块3，信息处理模块3将获取的乘驾状态信息与预设异常行为信息进行对比并输出判定指令，动作执行模块4接收判定指令并根据判定指令控制执行单元执行行为纠正策略；纠正策略设置有多种可根据信息处理模块3判定出的驾驶员状态来启动对应的纠正策略，如判定到驾驶员在操作手机可通过声音提示来进行提醒也可通过改变车速进行提醒，如果判定到驾驶员处于休息睡眠状态可开启选择风道51通过输出清醒喷雾来使驾驶员清醒或改变车速来提醒纠正驾驶员的乘驾姿态来提醒驾驶员，同时还可以通过将执行模块与电动调节座椅的调节模块相连接，通过调节座椅姿态来叫醒驾驶员。

状态采集模块2包括图像采集单元22，图像采集单元22获取驾驶员的乘驾图像信息；

如图2与图3所示，信息处理模块3包括模型配置库32、模型训练信息库31、判定策略33及结果发送模块34，模型配置库32预先存储有手部操作手机的三维数字模型，手部操作手机的三维数字模型可预先建立并存储在模型配置库32中，也可以在后期专门针对对应车辆的驾驶员所使用的手机以及驾驶员的手部的信息建立此三维数字模型信息。模型训练信息库31预先存储有第一标准量，第一标准量为驾驶员位于驾驶位使用手机时的常用姿态的图像信息，录入模型训练信息库31中的每一帧图像信息均会经过特征辨识子策略331的处理也即为将每一帧图像信息与模型配置库32中预先存储有手部操作手机的三维数字模型进行对比，并将对比的相同特征的信息以及统计出的相同特征的总量的信息存至单帧数据包中再将单帧数据包存入模型训练信息库31，由此在后期可将图像采集单元22采集到的图像与此第一标准量中的每一组单帧数据包进行对比，以此来进一步提高判定结果的准确率。判定策略33包括特征辨识子策略331及判断子策略332，特征辨识子策略331用于对比由摄像头采集的乘驾图像信息与模型配置库32中预先存储的三维模型信息中的相同特征的信息并记录为第一对比量，将第一对比量输入至预设的相识度判定算法中得出第一相似量，当第一相似量大于预设的第一判定阈值(60％)时，调用判断子策略332调用第一对比量并将其与第一标准量对比并记录对比结果为第二相似量。在进行第一对比量与第一标准量的对比中其详细的对比方式为将第一对比量中记录的图像特征信息分别与模型训练信息库31中预先存储的第一标准量中的每一帧图像的单帧数据包进行对比，当相同的特征数量与某一单帧数据包中总特征数量之间的比值大于预设的第二标准量(如50％)时输出第一行为结果为a，此第二标准量的数值可进行调整。

相识度判定算法为：

其中，y为第一相似量；n为采集到的手机唤醒时的屏幕的特征数量；u为采集到的手机外形特征数量；g为采集到的手部的特征数量；k1、k2、k3为权重系数，e为单一视角时手部操作手机的三维数字模型中的特征总数量的平均值，此平均值的得出为定义多个三维模型的摆放视角，此多组摆放视角可按照驾驶员习惯的操作手机时的姿态与图像采集单元22之间形成的拍摄角度进行设置，并统计每个视角下的特征总数，然后取平均值。此方案提供一组第一相似量的判定算法，其中k1、k2、k3为常数，此常数表征每个特征量在整个算法中所占有的权重，k1＝3；k2＝1；k3＝2。屏幕的特征为屏幕的图案特征，在手部操作手机的三维数字模型中的手机的屏幕部分预先划分多个取样区域，若一个采样区域中可识别出图案特征则记录为一个屏幕的特征数量。手机外形特征和手部的特征为手部操作手机的三维数字模型中的手机与手部中设置的多个采集点的处的形状特征。

动作执行模块4包括接收单元及控制单元，当接收单元收到第一行为结果为a时，控制单元控制执行单元执行纠正策略，纠正策略用于纠正驾驶员的状态。通过在自动驾驶切换为人工状态时，提前判断驾驶员是否处于正在操作手机的状态，若处于此状态则提醒纠正驾驶员的乘驾状态，以保证驾驶员在接管车辆时具有一个较为良好的驾驶状态，从而提高车辆的驾驶安全性。

如图4所示，状态采集模块2包括体征采集单元21，体征采集单元21采集驾驶员的血压及心率信息并记录为第二对比量；此体征采集单元21为现有的穿戴式手环，此手环为现有技术在此不再赘诉，此穿戴式手环可实时采集驾驶员的血压与心率特征，并将此数据通过局域网或蓝牙模块发送至本系统中的信息处理模块3中，以备于后期的特征对比。

模型配置库32中预先存储有第一体征数据，第一体征数据为驾驶员处于睡眠状态的时的心率与血压的数值范围；此心率与血压的数值范围可以为驾驶人员自身平时在睡眠时采集到的数值或是从医院中检测得到的驾驶员处于睡眠状态中的心率与血压的数值范围。

判断子策略332对比第二对比量与第一体征数据进行对比并记录结果为第二行为结果，如果第二对比量落入第一体征数据时输出第二行为结果为b，否则输出第一行为结果为0；

当接收单元收到第一行为结果a或第二行为结果b时，控制单元控制执行单元执行纠正策略，纠正策略用于提醒和纠正驾驶员的状态。当接收单元接收到第一行为结果a，第二行为结果为0时，执行单元执行的纠正策略用于提醒驾驶员关闭手机，调整状态准备接管车辆的进行驾驶。当接收单元接收到第一行为结果0，第二行为结果为b时，执行单元执行的纠正策略为用于使处于睡眠中的驾驶员清醒，调整状态准备接管车辆的进行驾驶。当接收到第一行为结果0且第二行为结果0时，执行单元不执行任何纠正策略，此时驾驶人员处于正常的乘驾状态无需进行纠正可及时接管车辆。

如图5所示，状态采集模块2包括手机操作采集单元23，手机操作采集单元23用于采集手机状态信息，在手机里预装有可以检测手机是否有指令输入的应用软件，并可在检测到手机有指令输入时将此信息发送至结果发送模块34，并由结果发送模块34输出第三行为结果为c，当动作执行模块4接收到第一行为结果为a和/或第三行为结果为c时，控制单元控制执行单元执行纠正策略。通过增加采集手机端是否有操作指令输入来检测驾驶员是否处于操作手机的状态，通过增加此检测方式可以使得辨识到驾驶员使用手机的结果的精准度更高。

信息处理模块3中配置有更新策略，更新策略包括更新判定子策略及信息补充子策略，更新判定子策略判定是否触发更新，信息补充子策略用于将新的信息存储至模型配置库32和模型训练信息库31内，更新判定子策略中设置有第一更新间隔及第一判定策略33，第一判定策略33为统计第一识别次数中第一行为结果为a的次数所占的比率并记录为第一更新对比量，当第一更新对比量低于10％时，或第一更新间隔达到30天时，启动信息补充子策略请求再次录入当前的手机三维模型信息、驾驶员手部三维模型信息及第一标准量。通过定期对预存的信息进行及时的更新以保证在后续的驾驶过程中进行判断对比时的结果更加精准。手机三维模型信息包括单独手机的三维模型以及套设有手机保护套时的三维模型。通过增加对手机保护套的三维模型信息会使判定使输出的结果更加精准。

纠正策略包括第一纠正策略，第一纠正策略用于提醒驾驶员注意当前状态，第一纠正策略为启动播放器播放提示音及打开音乐播放器播放音乐。此方案可以通过提示音的方式对驾驶员进行提醒，并通过打开音乐播放器播放音乐来调节车内氛围以调节驾驶员的状态，此纠正策略可用于提醒正在操作手机或处于犯困状态的驾驶员。

纠正策略包括第二纠正策略，第二纠正策略包括路况判定子策略及点刹制动子策略，路况判定子策略用于探测第一安全距离，第一安全距离为本车行进方向上本车与本车后方的最近车辆之间的距离，当第一安全距离符合预设第一安全条件时，启动点刹制动子策略，点刹制动子策略用于通过多次制动来减慢车速。此方案通过点刹的方式可改变车辆的速度，同时也可以会由车辆速度的变化会带动乘驾人员的乘坐姿态的变化以纠正驾驶员状态，此纠正策略主要用于叫醒处于睡眠状态中的驾驶员，而此纠正策略在实际的设定中由于考虑到车辆速度的变化可能会影响到其他车辆以及本车辆自身的行车安全所以在执行此纠正策略时会有较高的执行调用等级，置有在第一安全距离符合的调节才可以执行。

如图6所示，纠正策略包括第三纠正策略、出风口调节组件及清醒单元，第三纠正策略用于调节空调出风方向至清醒单元的入风口处，清醒单元可拆卸固定于空调出风口外侧，当清醒单元的入风口有风量进入时，清醒单元输出清醒喷雾。清醒单元为一容器内部装有可使人清醒的物质，当有风由入风口吹入后此容器的出风口会喷射出清醒喷雾，容器内可装有风油精或清水以及其他现有的可使人处于清醒的物质。此清醒单元结构可为现有的车载香熏或加湿器，当执行第三纠正策略时加湿器的电源被接通，并通过空调出风口吹出的风将湿气送至驾驶员头部处，以使驾驶员清醒。出风口角度调节组件包括导风架及遮挡单元，导风架内固定有选择风道51及导风扇叶52，遮挡单元包括挡板53及驱动单元54，驱动单元54带动挡板53移动以实现选择风道51的开启或关闭。此方案通过改变空调的出风的方向来输出清醒喷雾由此来是驾驶人员处于清醒状态。通过控制挡板53对选择风道51的遮挡与开启来实现对清醒喷雾输出与关闭。通过此纠正策略用于叫醒处于睡眠状态的驾驶人员。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

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